Моделирование CFD

Независимо от того, идет ли речь о газах или жидкостях, Simcenter предлагает полный набор вычислительных моделей гидродинамики для однофазных течений. Simcenter поддерживает CFD-анализ в широком диапазоне условий потока и областей применения: от сжимаемого до несжимаемого, от ламинарного до турбулентного. Для турбулентных потоков инженеры могут выбрать одну из самых современных моделей турбулентности, включая усредненные по Рейнольдсу модели Навье—Стокса (RANS), моделирование отдельных вихрей (DES) и моделирование больших вихрей (LES), обеспечивающие правильный баланс между точностью и вычислительными затратами.

Помимо методов CFD на конечные объемы, Simcenter также включает функции панельного метода для поддержки быстрого аэродинамического и гидродинамического анализа. В панельных методах используются составы на основе поверхности и завихренности, позволяющие эффективно фиксировать ключевые особенности потока в сложных геометрических поверхностях без необходимости создания объемных сеток. Этот подход особенно хорошо подходит для ранней оценки проектирования и концепции, позволяя быстро прогнозировать нагрузки, силы и эксплуатационные характеристики, а также дополнять высокоточную CFD для проверки на последующих этапах.

Гиперзвуковые и сверхзвуковые потоки находятся на переднем крае исследований и аэрокосмических приложений нового поколения. В этих высокоскоростных режимах в поведении потока преобладают сильные ударные волны, высокие температуры и экстремальные градиенты давления. Поскольку эффекты диссоциации и ионизации газа становятся все более значительными, предположения об идеальном газе могут утратить свою актуальность, поэтому для точного определения физики и характеристик потока требуются подходы к моделированию реального газа и термохимическому моделированию.

CFD-моделирование Simcenter предоставляет расширенные возможности моделирования сжимаемых, сверхзвуковых и гиперзвуковых потоков, поддерживая анализ ударных взаимодействий, аэродинамического нагрева и явлений потока с высоким числом Маха с помощью соответствующих физических моделей и численных методов. Для быстрой оценки внешней сверхзвуковой и гиперзвуковой аэродинамики на ранних стадиях разработки в Simcenter также предусмотрен панельный метод. Этот поверхностный метод эффективно фиксирует ключевые аэродинамические характеристики, такие как распределение давления, силы и моменты в сложных конфигурациях без объемной сетки, дополняя высокоточное моделирование CFD, которое позже использовалось для детальной физики и проверки потока.

Прочитайте блог

Реальные инженерные задачи охватывают несколько режимов течения в стратифицированных, дисперсных, дискретных пленках и т. д. На сегодняшний день не существует единой многофазной модели, охватывающей все режимы; однако Simcenter CFD предоставляет широкий спектр моделей для многофазного моделирования CFD, которые можно использовать вместе для охвата многих режимов потока, включая переходы между ними. Прогнозируйте и анализируйте реальное поведение ваших продуктов, моделируя многорежимные многомасштабные многофазные потоки.

Прочитайте блог

Динамика частиц играет важную роль во многих инженерных приложениях, включая псевдоожиженные слои, циклонные сепараторы, процессы нанесения покрытий, конвейеры, обжарщики и системы транспортировки сыпучих материалов. CFD-моделирование Simcenter помогает оптимизировать распределение частиц, снизить энергопотребление, минимизировать износ и истирание, а также повысить общую производительность системы, независимо от того, идет ли речь о потоках разбавленных или плотных частиц. Для приложений, где взаимодействие частиц и частиц и контактная механика доминируют в физике, Simcenter предоставляет расширенные возможности метода дискретных элементов (DEM). Эти подходы с разрешением частиц позволяют реалистично моделировать форму частиц, распределение по размерам, контактное поведение и свойства материала, обеспечивая точное прогнозирование потока, сегрегации, разрушения, агломерации и износа сыпучих материалов. Это особенно важно для плотных гранулированных систем, где обычных моделей частиц на основе CFD недостаточно.

Объединяя DEM и CFD в единой среде моделирования, Simcenter позволяет детально моделировать сложные системы частиц и жидкости. Инженеры могут гибко выбирать наиболее подходящий подход к моделированию: от методов моделирования потоков разбавленных частиц на основе CFD до полного DEM для систем с плотными частицами, обеспечивая точность и эффективность в широком спектре промышленных применений.

Подробнее о потоках частиц и ЦМР

Simcenter предлагает полный набор моделей реагирующих потоков и выбросов, охватывающий широкий спектр применений. Он обеспечивает тесную связь между моделями реагирующих потоков и теплопередачей, излучением, многофазными реакциями и химическим составом поверхности. Наши модели реагирующих потоков помогают понять и оптимизировать форму и местоположение пламени, минимизировать температуру твердых компонентов, снизить выбросы и максимально повысить эффективность работы. Вы можете прогнозировать и анализировать динамику пламени, теплопередачу, термический износ, выбросы, выход, конверсию, селективность и нежелательные условия, чтобы точно отразить физику ваших конструкций в реальных условиях.

Прочитайте блог

Гидродинамика сглаженных частиц (SPH) — это быстрый бессетчатый вычислительный метод гидродинамики. Поскольку нет необходимости в сетке, инженеры могут легко обрабатывать сложные геометрии и движения быстрым и надежным методом. С помощью SPH можно без дополнительных усилий разрешить сложный высокодинамичный интерфейс жидкость/жидкость. Таким образом, метод SPH является частью нового поколения численных методов, разработанных для преодоления ограничений, связанных с сетками, традиционными подходами, но при этом основанных на уравнениях Навье-Стокса.

Прочитайте блог

Современные инновационные продукты, от электронных устройств до мобильных решений, нуждаются в инновационных решениях по охлаждению и управлению температурным режимом. Пакет Simcenter CFD позволяет инженерам точно и эффективно моделировать теплообмен в среде или между средами. CFD-моделирование Simcenter предлагает полный набор физических методов теплопередачи, позволяющих точно прогнозировать распределение температуры в жидкостях и твердых телах, включая теплопроводность, конвекцию, излучение, сопряженный теплообмен и кипение. Ассортимент продуктов Simcenter включает передовые методы CFD-анализа со специальными возможностями моделирования охлаждения электроники на уровне корпуса микросхем, печатных плат (PCB), стоек и корпусов для крупных центров обработки данных.

Смотреть вебинар

Шум, вызванный потоком, является важным компонентом акустической характеристики транспортных средств, зданий, вентиляторов и промышленного оборудования. Simcenter предлагает полный набор подходов к моделированию для прогнозирования источников аэроакустического шума, включая стационарные методы, метод переходных решеточных решеток Больцмана (LBM), высокоточное прямое моделирование на основе DES и LES, модели распространения звука и усовершенствованные решатели уравнений акустических возмущений (APE).

Simcenter поддерживает гибридные аэроакустические рабочие процессы, в которых при моделировании методом CFD сначала фиксируются структуры турбулентных потоков, выступающие в качестве источников шума. Затем эти источники можно перенести на специализированное акустическое моделирование, включая методы на основе конечных элементов, для прогнозирования распространения звука с учетом отражений, поглощения и воздействия окружающей среды. Типичные области применения включают шум систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, шум боковых зеркал и другие звуковые явления, вызванные потоком.

Кроме того, Simcenter расширяет свои возможности в области аэроакустики с помощью методов быстрого моделирования, основанных на ускорении LBM и GPU. Этот метод является привлекательной альтернативой для точного прогнозирования внешнего аэроакустического шума путем непосредственного отслеживания нестационарного поведения потока при высоком временном разрешении.

Прочитайте блог

Почти все реальные инженерные проблемы в конечном итоге зависят от взаимодействия жидкостей и твердых структур. CFD-моделирование Simcenter предлагает вычислительную гидродинамику на основе конечных объемов (FV) и вычислительную механику твердого тела (CSM) на основе конечных элементов (FE). Это позволяет инженерам моделировать взаимодействие структуры жидкости (FSI) в простом в использовании едином интегрированном пользовательском интерфейсе. Используя этот подход, можно решать статические, квазистатические и динамические задачи, в том числе задачи с нелинейной геометрией и несколькими деталями, используя связанные и малые скользящие контакты.

Прочитайте блог

Расширяя взаимодействие механической жидкости и структуры, моделирование Simcenter CFD предлагает эффективные рабочие процессы для анализа термических напряжений. Инженеры-теплотехники могут решать проблемы теплопередачи между жидкостью и структурой и на основе этого оценивать термические напряжения в твердых областях.

Используя вычислительную реологию в CFD-анализе Simcenter, инженеры могут моделировать жидкости с преобладанием диффузии и вязкоупругого или вязкоупругого поведения. Вычислительная гидродинамика неньютоновских жидкостей полезна для инженеров в области производства потребительских товаров, переработки отходов и производства продуктов питания и напитков, которые работают со смесителями, проточными контейнерами, суспензиями, экструзиями и обработкой материалов. Точное моделирование реологии — ключ к снижению энергопотребления, выбросов и расхода сырья при одновременном повышении надежности продукции, удобства использования и затрат на материальную ответственность.

Прочитайте блог

Пакет Simcenter CFD включает в себя широкий спектр электромагнитных моделей для моделирования различных электромагнитных явлений: от магнитных клапанов, соленоидов, приводов и трансформаторов до электрических машин. Являясь мультифизическим пакетом CFD, он предлагает интегрированные возможности электромагнетизма, позволяющие тесно взаимодействовать с потоком охлаждающей жидкости, теплопередачей и электромагнетизмом за одно моделирование. Он также позволяет инженерам моделировать приложения магнитогидродинамики (МГД), включая моделирование плазменной дуги, газоструйные выключатели и сварку.

Прочитайте блог

Для реализации целостного цифрового двойника моделирование Simcenter CFD встроено в более широкий портфель Simcenter. Это позволяет инженерам сохранять интеграцию при выполнении расширенных междисциплинарных проектов, когда анализ должен выходить за рамки мультифизических CFD. Simcenter позволяет подключаться к другим инструментам моделирования с помощью специальных интерфейсов и стандартных форматов данных. Это позволяет инженерам создавать комплексные мультидисциплинарные симуляции с использованием временных шкал от микросекунд до тысяч секунд и физики в диапазоне от сложной механики твердого тела до быстрого моделирования систем, используя при этом наиболее подходящую технологию моделирования для каждой дисциплины.

Прочитайте блог

По мере усложнения инженерных систем и сокращения циклов проектирования инженерам требуются более быстрые способы исследования больших проектных площадей, сохраняя при этом уверенность в прогнозах производительности. Geometric Deep Learning (GDL) на основе искусственного интеллекта позволяет быстро делать прогнозы непосредственно на основе данных геометрии и моделирования, ускоряя раннее принятие решений и открывая возможности для более широкого изучения дизайна.

Simcenter интегрирует Geometric Deep Learning в свой рабочий процесс CFD для создания высокоточных суррогатных моделей, дополняющих традиционное моделирование. Основываясь непосредственно на результатах моделирования, созданных или повторно используемых из существующих наборов данных, модели GDL позволяют быстро прогнозировать производительность за считанные минуты, а не часы. Такой подход позволяет инженерам сосредоточить интенсивное моделирование на наиболее перспективных концепциях, используя искусственный интеллект для эффективного анализа, сравнения и уточнения вариантов проектирования. Результатом является ускорение итераций, более эффективное использование исторических инвестиций в моделирование и масштабируемая аналитическая информация на основе искусственного интеллекта, легко связанная с рабочими процессами моделирования на основе физики.

Подробнее о Simcenter PhysicSAI